JP2892132B2 - 疑似太陽光照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は疑似太陽光照射装置に関するものであり、特
に、主光源より照射される疑似太陽光に特定波長の光線
を重畳し、これを試験体に照射することのできる疑似太
陽光照射装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の疑似太陽光照射装置（ソーラーシミュレータ）
は、通常は、その光源として、太陽光線に近いスペクト
ル特性を有する光源を放射するキセノンショートアーク
ランプを使用し、この疑似太陽光を試験体に対して均一
に照射することができるように構成されている。

第４図は疑似太陽光照射装置の基本構成の一例を示す
ブロク図である。

図において、キセノンショートアークランプ等の光源
１から放射される光は、楕円鏡２で集光された後、第１
反射鏡３で反射され、該光をさらに太陽光のスペクトル
特性に近付けるためのスペクトル補正フィルタ４、及び
インテグレータ（積分光学系）５を介して、さらに第２
反射鏡６で反射され、そして、コリメータレンズ７を介
して、太陽電池等の試験体８に照射される。

ところで、試験体８として、複数層構造（例えば３層
構造）を有する太陽電池を用いるように場合には、疑似
太陽光に対して、所定波長のスペクトルを有する光（以
下、所定波長光という）を重畳させたものを、試験光と
して用いる必要がある。

第５図は、疑似太陽光に対して所定波長光を重畳させ
たものを試験光とする疑似太陽光照射装置の一例のブロ
ック図である。第５図において、第４図と同一の符号
は、同一又は同等部分をあらわしている。

第５図において、光源１から放射された光は、楕円鏡
２で集光され、スペクトル補正フィルタ４を通過するこ
とにより、疑似太陽光となる。

また光源11から放射された光は、楕円鏡12で集光さ
れ、重畳用フィルタ14を通過することにより、疑似太陽
光に対して重畳されるべき所定波長のスペクトルを有す
る所定波長光となる。

これら疑似太陽光及び所定波長光は、ハーフミラー10
により同一の光軸を有するように重畳、合成される。

この合成試験光は、インテグレータ５、第２反射鏡６
及びコリメータレンズ７を介して、試験体８に照射され
る。

この第５図に示された例は、ハーフミラー10を１枚の
み用いて、疑似太陽に対して１種類の所定波長光を重畳
させるものであるが、ハーフミラーの数を増やせば、２
種類以上の所定波長光を疑似太陽光に重畳させることも
可能となる。

また、ハーフミラーを用いなくても、例えば、試験体
に対して垂直に照射される疑似太陽光のわきから、所定
波長光を試験体に照射すれば、疑似太陽光に所定波長光
を重畳させて試験体に照射することになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

（１）第５図に示された疑似太陽光照射装置では、所定
波長光の重畳のためにハーフミラーを用いる必要がある
ので、疑似太陽光照射用の光源１及び所定波長光照射用
の光源11のエネルギロスが大きく、不経済である。

また、このために、大形の光源1,11を必要とする。

さらに、複数の光源を用いる必要があるために、重畳
させるべき所定波長光の種類が多いほど、当該疑似太陽
光照射装置の構成が複雑化、かつ大形化する。

（２）ハーフミラーを用いず、試験体に照射される疑似
太陽光のわきから、試験体に対して直接所定波長長を照
射する場合においても、複数の光源を用いる必要がある
ために、当該疑似太陽光照射装置の構成が複雑化、かつ
大形化する。

また、このように疑似太陽光のわきから所定波長光を
試験体に照射する場合には、疑似太陽光及び所定波長光
の光軸が一致しないので、試験体に対する所定波長光の
入射角度が、疑似太陽光の入射角度と異なることにな
る。

したがって、疑似太陽光及び所定波長光の強度制御、
例えばそれらの強度比の設定を行いにくい。

（３）一般に、疑似太陽光照射装置においては、光源の
光量変動を防止するために、照射光の光量を検出して、
光源をフィードバック制御する必要がある。

したがって、前述したような多灯式の疑似太陽光照射
装置においては、主光源の光（疑似太陽光）と重畳した
光（所定波長光）とを分離して、それぞれの光源をフィ
ードバック制御しなければならず、当該照射装置の構成
が複雑化、かつ大形化する。また、疑似太陽光と所定波
長光との分離は、それぞれの光源からの光を、共通部分
がないように完全に行なわなければならないので、該分
離装置（例えばフィルタ装置）の構成が複雑となる。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的は、単一の光源で疑似太陽光に所定
波長光を発生し、かつそれらの光軸が一致するようにそ
れらの光を重畳させて、試験体に照射することのできる
疑似太陽光照射装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用） 前記の問題点を解決するために、本発明は、疑似太陽
光を照射すべき光源より放射される光の光路の一部に、
所定波長光発生用のフィルタを設け、該フィルタを通過
した光、及び該フィルタを通過しなかった光を合成する
ようにした点に特徴がある。

また、前記フィルタを遮蔽する遮蔽手段を設けると共
に、該遮蔽手段を移動可能に構成し、前記遮蔽手段によ
り遮蔽されるフィルタの遮蔽度を調整するようにした点
にも特徴がある。

さらに、前記遮蔽手段を設ける代りに、前記フィルタ
を移動可能に構成し、該フィルタに対する前記光の通過
率を調整するようにした点にも特徴がある。

フィルタ遮蔽手段の遮蔽度、あるいはフィルタの光通
過率を調整可能とすれば、疑似太陽光に重畳される所定
波長光の光量を任意に調整することができる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。第１
図において、第４図及び第５図と同一の符号は、同一又
は同等部分をあらわしている。

第１図において、この実施例では、キセノンショート
アークランプ等の光源１とインテグレータ５との間に、
所定波長光制御装置20が配置されている。この所定波長
光制御装置20は、疑似太陽光に対して重畳すべき所定波
長光のスペクトルを通過する複数種のフィルタ（この例
では、Ａ〜Ｃの３種のフィルタ）よりなるフィルタ装置
21と、前記各フィルタを通過する光の光量を制御する遮
蔽装置22とより構成されている。前記フィルタ装置21及
び遮蔽装置22の平面図を、それぞれ第２図及び第３図に
示す。

フィルタ装置21は、光源１から放射され、楕円鏡２で
集光された疑似太陽光の光束を囲むように設けられた取
付枠21Aと、該取付枠21Aの内側に隣接して取り付けられ
たフィルタＡ〜Ｃより構成されている。この例では、前
記フィルタＡ〜Ｃは、それぞれ３枚ずつ隣接して取付枠
21Aに取り付けられている。

遮蔽装置22は、前記フィルタ装置21よりも光源１側に
設けられていて、前記各フィルタＡ〜Ｃを遮蔽可能とす
るように、遮蔽板ａ〜ｃを備えている。この遮蔽板ａ〜
ｃは、遮蔽装置22の外側に移動可能となるように構成さ
れていて、これにより、光源１より放射される光の、フ
ィルタＡ〜Ｃを通過する光量を制御することができる。

図示されない遮蔽制御手段は、前記各遮蔽板ａ〜ｃの
移動を制御し、これにより、該遮蔽板ａ〜ｃにより遮蔽
されるフィルタＡ〜Ｃの遮蔽度を調整、制御する。

なお、この第１図には、第４図に示されたスペクトル
補正フィルタ４が示されていないが、該フィルタ４は、
必要に応じて、光源１より照射される光の光路上、すな
わち所定波長光制御装置20から、光源１側あるいは試験
体８側に配置される。この場合、光源１より放射された
光の全ての光束が前記スペクトル補正フィルタ４を通過
するように、該フィルタ４を配置すれば、所定波長光
は、スペクトル補正フィルタ４及びフィルタＡ〜Ｃを通
過することにより得られることになる。つまり、フィル
タＡ〜Ｃは、スペクトル補正フィルタ４の特性を考慮し
て決定される。

逆に、前記スペクトル補正フィルタ４を、例えばフィ
ルタ装置21内の、各フィルタＡ〜Ｃの内側の領域に配置
するようにすれば、フィルタＡ〜Ｃを通過した光は前記
スペクトル補正フィルタ４を通過しないことになるの
で、所定波長光は、各フィルタＡ〜Ｃの特性のみにより
決定される。つまり、フィルタＡ〜Ｃは、スペクトル補
正フィルタ４の特性を考慮しないで決定される。

さて、以上の構成を有する本発明の一実施例におい
て、光源１を点灯すると、該光源１より放射される疑似
太陽光は、所定波長光制御装置20、第１反射鏡３、イン
テグレータ５、第２反射鏡６及びコリメータレンズ７を
介して、試験体８に照射される。ここで、遮蔽装置22の
各遮蔽板ａ〜ｃが、フィルタ装置21の各フィルタＡ〜Ｃ
を完全に遮蔽している場合には、光源１より放射される
疑似太陽光は、環状に配置された各フィルタＡ〜Ｃの内
側のみを通過するので、所定波長光が重畳されない疑似
太陽光のみが試験体８に照射されることになる。

この状態において、遮蔽装置22の、例えば遮蔽板ｂ
を、第３図の矢印で示されるように、その外側に移動さ
せれば（同図の二点鎖線参照）、光源１より放射された
疑似太陽光は、環状に配置された各フィルタＡ〜Ｃの内
側のみならず、フィルタＢ（第２図）をも通過すること
になる。したがって、疑似太陽光、及びフィルタＢを通
過した所定波長光がインテグレータ５に入射されること
になる。

インテグレータ５は、前記疑似太陽光及び所定波長光
を合成するから、これにより、フィルタＢの通過スペク
トルを有する所定波長光が、疑似太陽光に対して、光軸
が一致するように重畳され、これが試験体８に参照され
ることになる。

フィルタＢの遮蔽度を変えれば、該フィルタＢを通過
する光の光量、すなわちフィルタＢの通過スペクトルを
有する所定波長光の光量が変わるから、フィルタＢの移
動距離を調整することにより、前記所定波長光の光量を
制御することができる。

同様に、遮蔽装置22の遮蔽板ａ及び／あるいはｃを移
動させて、光源１より放射される光をフィルタＡ及び／
あるいはＣを通過させれば、さらに、フィルタＡ及び／
あるいはＣの通過スペクトルを有する所定波長光を、疑
似太陽光に重畳させることができる。

さて、例えばインテグレータ５を通過した光を取出
し、分離用フィルタをかけて重畳前の疑似太陽光を取出
し、その光量を検出すれば、光源１より放射される光の
光量を一定に保つように、該光源１をフィードバック制
御することが可能である。勿論、インテグレータ５に入
射される前の、所定波長光が重畳される前の疑似太陽光
の光路上に光量検出用センサを配置すれば、前記した分
離用フィルタは不要である。

また、光源１が、その光量変化に応じてスペクトル特
性があまり変らないものであれば、分離用フィルタを用
いずに重畳光の光量を検出することによっても、光源１
のフィードバック制御が可能である。この場合、スペク
トス特性が変わるものであっても、光量変化に応じたス
ペクトル特性が予めわかっていれば、光源１の光量制
御、及び遮蔽装置22の制御を行なうことにより、照射光
を、そのスペクトル特性をあまり変えることなく、光量
一定に制御できる。

さて、前記遮蔽板ａ〜ｃを連動させて、フィルタＡ〜
Ｃの遮蔽度を同じに変化させても良いが、遮蔽板ａ〜ｃ
を個別に移動可能にすれば、各所定波長光の強度を個別
に変えることができ、試験体８の種類や大きさによっ
て、試験光のスペクトル特性を変更することができる。

また、遮蔽装置22は、各フィルタＡ〜Ｃのそれぞれに
対応するように、該フィルタＡ〜Ｃの光源１側に遮蔽板
ａ〜ｃを配置することにより構成されるものとして説明
したが、本考案は、特にこれのみに限定されることはな
く、いかなる遮蔽装置を用いても良い。また、遮蔽板ａ
〜ｃを連動して駆動するような場合には、例えば光学カ
メラの絞り機構のような遮蔽装置を用いても良い。

さらに、前記実施例では、疑似太陽光に対して３種類
の所定波長光を重畳させる場合を例にとって説明した
が、１種類若しくは２種類、又は４種類以上の所定波長
光を重畳する場合にも、本発明は適用可能であることは
いうまでもない。

さらにまた、前記実施例では、各種所定波長光を発生
させるためのフィルタは、第２図に示したように、光源
１より放射される光の光路上に環状に配置されるものと
して説明したが、疑似太陽光及び所定波長光はインテグ
レータ５により合成されるので、必ずしも環状に配置さ
れることはなく、光源１より放射される光の光路の一部
に配置されるようにすれば良い。また、第２図では、各
種の所定波長光を発生させるために、それぞれ３枚ずつ
の遮蔽板が配置されているが、これらは少なくとも１枚
であれば良い。

また、前記実施例では、光源１より放射される光の光
路上にフィルタを固定配置し、該フィルタの光源１側に
該フィルタを遮蔽する遮蔽板を移動可能に配置するもの
として説明したが、前記フィルタを第３図に示した遮蔽
板のように移動可能に構成すれば、遮蔽板を設けること
なく、各フィルタを通過する光の光量（光の通過率）を
調整、制御することができる。すなわち、遮蔽板を設け
ることなく、フィルタのみで所定波長光制御装置を構成
することが可能である。

さらに、第１図には、疑似太陽光及び所定波長光、あ
るいはそれらが合成された光の光路を変更して、該光を
試験体８に指向させるための第１反射鏡３及び第２反射
鏡６が設けられているが、これら反射鏡は、光源１や楕
円鏡２のレイアウト等によっては省略可能であり、また
必要に応じてさらに他の反射鏡が配置されることもでき
る。

さらにまた、所定波長光の強度を変更する必要のない
場合には、遮蔽板又はフィルタの移動手段は不要であ
る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次
のような効果が達成される。

（１）請求項１記載の疑似太陽光照射装置によれば、疑
似太陽光を照射すべき光源より放射される光の光路の一
部に、所定波長光発生用のフィルタを設け、該フィルタ
を通過した光、及び該フィルタを通過しなかった光を合
成するようにしたので、１の光源で、疑似太陽光に所定
スペクトルの所定波長光を重畳させることができる。ま
た、光源のエネルギロスもない。

したがって、当該疑似太陽光照射装置の構成を簡略化
かつ小形化することができる。

また、疑似太陽光及び所定波長光の光軸を一致させた
状態で、試験光を試験体に照射することができるので、
疑似太陽光及び所定波長光の試験体に対する入射角度が
一致し、それらの強度制御が容易である。

さらに、所定波長光を重畳する前の光（疑似太陽光）
の光量を検出することにより、光量一定のための光源の
フィードバック制御が可能なので、当該疑似太陽光照射
装置の構成がさらに簡単である。

光源を複数用いる従来の場合には、それぞれの光源か
ら放射される光を個別に検出し、制御しなければならな
いので、その構成は複雑化する。

（２）請求項２及び３記載の疑似太陽光照射装置によれ
ば、疑似太陽光に重畳される所定波長光の光量を任意に
調整することができるので、試験体の種類や大きさによ
って、試験光のスペクトル特性を変更することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。 第２図は第１図のフィルタ装置の平面図である。 第３図は第１図の遮蔽装置の平面図である。 第４図は疑似太陽光照射装置の基本構成の一例を示すブ
ロック図である。 第５図は、疑似太陽光に対して所定波長光を重畳させた
ものを試験光とする疑似太陽光照射装置の一例のブロッ
ク図である。 １……光源、２……楕円鏡、５……インテグレータ、８
……試験体、20……所定波長光制御装置、21……フィル
タ装置、21A……取付枠、22……遮蔽装置、Ａ〜Ｃ……
フィルタ、ａ〜ｃ……遮蔽板

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】疑似太陽光に所定波長の光を重畳させて、
   試験体に照射する疑似太陽光照射装置において、 光源と、 前記光源より放射される光の光路の一部に配置された少
   なくとも１種類のフィルタと、 前記光源より放射され、前記フィルタを通過した光、及
   び該フィルタを通過しなかった光を合成する積分光学系
   とを具備したことを特徴とする疑似太陽光照射装置。
2. 【請求項２】前記フィルタを遮蔽する遮蔽手段と、 前記遮蔽手段を移動し、該遮蔽手段により遮蔽されるフ
   ィルタの遮蔽度を調整する遮蔽制御手段とをさらに具備
   したことを特徴とする請求項１記載の疑似太陽光照射装
   置。
3. 【請求項３】前記フィルタを移動し、該フィルタに対す
   る前記光の通過率を調整する光通過率制御手段をさらに
   具備したことを特徴とする請求項１記載の疑似太陽光照
   射装置。